مقدمة
تعمل العديد من مشاريع تعدين الذهب والنحاس-والرصاص والليثيوم والأتربة النادرة بعيدًا عن مراكز إنتاج الغاز الصناعي. في هذه المواقع، غالبًا ما يكون الأكسجين مطلوبًا للعمليات المعدنية، ودوائر ترشيح السيانيد، وأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي، وعمليات دعم الصهر، ومرافق الاستجابة للطوارئ.
وعلى عكس المناجم الواقعة بالقرب من المناطق الصناعية، تواجه مواقع التعدين النائية تحديات إضافية عند الحصول على الأكسجين. يمكن أن تؤثر طرق النقل الطويلة والبنية التحتية المحدودة والوصول إلى الطرق الموسمية والتكاليف اللوجستية المرتفعة بشكل كبير على موثوقية إمدادات الأكسجين ونفقات التشغيل.
ولهذا السبب، يقوم العديد من مشغلي التعدين باستبدال الأكسجين الذي يتم تسليمه بأنظمة توليد الأكسجين في الموقع- والتي تعتمد على تقنية امتصاص الضغط المتأرجح (PSA).
ومع ذلك، فإن اختيار مصنع الأكسجين PSA لمنجم بعيد يتطلب أكثر من مجرد اختيار الطاقة الإنتاجية. يجب على المهندسين تقييم متطلبات العملية، وظروف الموقع، وتوافر الطاقة، والتعرض البيئي، ومتطلبات التوسع، وإمكانية الصيانة، وطريقة النشر قبل اختيار المعدات.
تشرح هذه المقالة العوامل الهندسية الرئيسية المشاركة في اختيار نظام الأكسجين PSA لمشاريع التعدين عن بعد.
1. تحديد متطلبات استهلاك الأكسجين الفعلي
ابدأ بالطلب على الأكسجين أثناء العملية
الخطوة الأولى هي حساب استهلاك الأكسجين على مستوى العملية.
قد تشمل تطبيقات التعدين التي تتطلب الأكسجين ما يلي:
· استرداد الذهب CIL
· استرداد الذهب CIP
· مفاعلات الأكسدة
· أنظمة تغذية توليد الأوزون
· معالجة مياه الصرف الصحي
· عمليات دعم الصهر
· أنظمة الطوارئ تحت الأرض
كل عملية تستهلك الأكسجين بشكل مختلف.
على سبيل المثال، قد يقوم مصنع معالجة الذهب بحقن الأكسجين في:
· خزانات ما قبل-الترشيح
· خطوط الأنابيب الطين
يعتمد تدفق الأكسجين المطلوب على:
· خام الإنتاجية
· كثافة الطين
· تركيز السيانيد
· الهدف مستوى الأكسجين المذاب
غالبًا ما يؤدي اختيار المعدات دون تحديد الطلب الفعلي للعملية إلى تضخيم الحجم أو تصغيره.
حساب ذروة الطلب بدلا من متوسط الطلب
نادراً ما تستهلك عمليات التعدين الأكسجين بمعدل ثابت. يجب على المهندسين تقييم:
· متوسط الطلب على الأكسجين
· الحد الأقصى للطلب على الأوكسجين
· الطلب على التوسع المستقبلي
على سبيل المثال: منجم يستهلك 300 نيوتن متر مكعب في الساعة من متوسط الأكسجين قد يواجه ذروة استهلاك تتجاوز 450 نيوتن متر مكعب في الساعة أثناء زيادة الإنتاجية أو حملات تحسين الإنتاج. يجب أن يتناسب حجم النظام مع فترات الذروة التشغيلية بدلاً من الظروف المتوسطة وحدها.
2. تحديد نقاء الأكسجين المطلوب
عمليات التعدين المختلفة لها متطلبات نقاء مختلفة
لا يتطلب كل تطبيق تعدين درجة نقاء أكسجين متطابقة. تنتج أنظمة الأكسجين PSA النموذجية نقاء الأكسجين بنسبة 90% أو 93% أو 95%.
بالنسبة للعديد من عمليات ترشيح الذهب، يكون تركيز الأكسجين ضمن هذا النطاق كافيًا لزيادة مستويات الأكسجين المذاب في الملاط. يجب أن تعتمد الطهارة المختارة على:
· تصميم العمليات
· الاختبارات المعدنية
· كفاءة نقل الأكسجين
· أهداف الاسترداد
يتطلب النقاء العالي عمومًا قدرة إنتاجية أقل من نفس نظام PSA. يجب على المهندسين تقييم متطلبات النقاء والتدفق في وقت واحد.
3. تقييم موقع الموقع والظروف اللوجستية
تؤثر طرق النقل على اختيار النظام
كثيرا ما تواجه المناجم البعيدة قيودا لوجستية. تشمل الأمثلة: معسكرات التعدين الصحراوية، والعمليات الجبلية، ومشاريع استكشاف القطب الشمالي، ومرافق التعدين في الجزر. تؤثر ظروف النقل على أبعاد المعدات وطرق التسليم واستراتيجية التثبيت. قبل اختيار مصنع PSA، يجب على فرق المشروع تقييم قيود عرض الطريق، وحدود حمولة الجسر، ومرافق الميناء، وتوافر الرافعات. تؤثر هذه العوامل على تكوين المعدات وتخطيط الشحن.
تقييم إمكانية الوصول الموسمية
تفقد بعض المناجم إمكانية الوصول إلى الطرق خلال مواسم الثلوج أو فترات الرياح الموسمية أو ظروف الفيضانات. إذا أصبح الوصول إلى الصيانة صعبًا خلال جزء من العام، فقد يصبح تكرار النظام أكثر أهمية من الحد الأدنى من تكلفة رأس المال. في هذه المواقف، غالبًا ما يحدد المهندسون الضواغط الاحتياطية، وسعة التخزين الإضافية، ومجموعات الصمامات الاحتياطية، والأجهزة الزائدة عن الحاجة لتقليل المخاطر التشغيلية.
4. فكر في النشر في حاويات
لماذا تعد الأنظمة المعبأة في حاويات شائعة في المناجم البعيدة؟
غالبًا ما تفتقر المواقع النائية إلى البنية التحتية خلال المراحل المبكرة من المشروع. قد يتطلب إنشاء مبنى تقليدي لتوليد الأكسجين أساسات خرسانية، وفولاذ هيكلي، وأنظمة أسقف، وغرف كهربائية. هذه المتطلبات تزيد من تعقيد البناء.
يدمج حل الغاز المعبأ في حاوية NEWTEK معدات توليد الأكسجين داخل حاوية ISO قبل الشحن. تشتمل المعدات عادةً على: ضاغط الهواء، جهاز استقبال الهواء، مجفف الهواء، حزمة الترشيح، مولد الأكسجين PSA، ونظام التحكم PLC. تعمل الحاوية كإطار للمعدات وإطار النقل وهيكل الحماية من الطقس.
متطلبات التثبيت:تتطلب معظم أنظمة الحاويات ما يلي: 1. أساس خرساني، 2. توصيل الطاقة، 3. توصيل خط أنابيب الأكسجين، و4. التشغيل. بالمقارنة مع بناء المصانع التقليدية، هناك حاجة إلى عدد أقل من أنشطة التجميع الميداني. يمكن أن يكون هذا مهمًا بشكل خاص في بيئات التعدين النائية حيث تكون موارد البناء محدودة.
5. تقييم الظروف البيئية
مناطق التعدين ذات درجة الحرارة المرتفعة:غالبًا ما تواجه مشاريع التعدين في البيئات الصحراوية درجات حرارة محيطة تزيد عن 40 درجة، وتراكم الغبار، والتعرض لحرارة الشمس. تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على تبريد الضاغط، وكفاءة المجفف، وعمر المكونات الكهربائية. يجب اختيار المعدات ذات قدرة التبريد المناسبة وتصميم التهوية.
عمليات التعدين في المناخ البارد:قد تواجه مشاريع التعدين في المناطق الشمالية درجات حرارة أقل من{{0} الصفر، وتراكم الثلوج، ومخاطر المكثفات المتجمدة. يجب أن تحمي أنظمة معالجة الهواء صمامات الصرف وأنابيب الأجهزة ودوائر تبريد الضاغط من ظروف التجمد.
مواقع التعدين الساحلية:قد تتعرض مرافق التعدين القريبة من الموانئ لرذاذ الملح والرطوبة والأجواء المسببة للتآكل. قد تتطلب هذه الظروف استخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ، وطلاءات مقاومة للتآكل-، ومثبتات من الدرجة البحرية- لتقليل تدهور المعدات على المدى الطويل-.
6. تقييم البنية التحتية للطاقة وصيانتها
يؤثر توفر الكهرباء بشكل مباشر على تصميم النظام
تعتمد محطات الأكسجين PSA بشكل أساسي على ضواغط الهواء وأنظمة التحكم ومعدات معالجة الهواء. تزداد متطلبات الطاقة مع زيادة قدرة إنتاج الأكسجين. يجب على المهندسين تقييم مدى توفر طاقة المرافق، وقدرة المولد، واستقرار الجهد، والظروف التوافقية قبل اختيار المعدات.
مولدات-معسكرات التعدين التي تعمل بالطاقة:تعتمد العديد من مشاريع التنقيب على مولدات الديزل. في هذه الحالات، يجب أن يأخذ تصميم مصنع الأكسجين في الاعتبار تحميل المولد، وتيار بدء التشغيل، واستهلاك الوقود لضمان التوافق مع البنية التحتية للطاقة المتاحة.
7. تقييم قدرة الصيانة والمكونات الحرجة
غالبًا ما تتمتع المناجم البعيدة بدعم فني محدود. قد لا تتضمن فرق الصيانة في المواقع البعيدة متخصصين في PSA. ولذلك، يجب أن يأخذ اختيار المعدات بعين الاعتبار توفر قطع الغيار، وإمكانية الوصول إلى التشخيص، وتوحيد الأدوات. يمكن للأنظمة التي تستخدم المكونات الصناعية الشائعة تبسيط تخطيط الصيانة. تشمل المكونات المهمة التي تتطلب فحصًا روتينيًا ما يلي:
| مجموعة المكونات | معلمات المراقبة والتفتيش الروتينية |
|---|---|
| ضواغط الهواء | المراقبة: حالة الزيت، وأنظمة التبريد، وأداء الهواء-. |
| المرشحات | فحص: فرق الضغط، وإزالة المكثفات، وحالة عنصر المرشح. |
| صمامات PSA | التحقق من: تشغيل المحرك، وسلامة الختم، وأداء التبديل. |
| أجهزة تحليل الأوكسجين | التحقق: دقة المعايرة واستجابة المستشعر. الصيانة الروتينية تمنع تدهور الأداء. |
8. التخطيط للتوسع المستقبلي ومزايا NEWTEK
غالبًا ما تتغير إنتاجية التعدين:تعمل مشاريع التعدين في كثير من الأحيان على زيادة قدرة المعالجة بعد التشغيل. تشمل الأمثلة: توسعات المطاحن، وخزانات الترشيح الإضافية، وزيادة إنتاجية الخام. إذا كان من المتوقع أن ينمو الطلب على الأكسجين، فيجب على المهندسين تقييم خيارات التوسع خلال مرحلة التصميم الأولية.
تعمل تصميمات PSA المعيارية على تبسيط التوسع:تستخدم العديد من مصانع الأكسجين NEWTEK PSA بنية معيارية. وقد يشمل التوسع: أبراج امتصاص إضافية، وأوعية تخزين أكبر، وقدرة ضاغط إضافية. يمكن لهذا النهج زيادة إنتاج الأكسجين دون استبدال النظام بأكمله.
لماذا تختار العديد من المناجم البعيدة محطات الأكسجين في حاويات NEWTEK:يجمع مصنع الأكسجين المعبأ في حاوية من مجموعة NEWTEK بين معدات توليد الأكسجين وأنظمة معالجة الهواء وأوعية التخزين وأجهزة التحكم الآلية داخل حاوية قابلة للنقل. بالنسبة لمشاريع التعدين عن بعد، يوفر هذا التكوين العديد من المزايا العملية:
· انخفاض متطلبات التجميع الميداني
· تخطيط النقل المبسط
· الحماية من التعرض للأتربة والعوامل الجوية
· خيارات توسيع القدرات المعيارية
· التكامل مع أنظمة حقن الأكسجين CIL وCIP
ونظرًا لأن الأكسجين يتم توليده مباشرة من الهواء المحيط، فيمكن للمناجم تقليل الاعتماد على عمليات توصيل الأسطوانات المتكررة ونقل الأكسجين السائل.
التعليمات
ما هو نقاء الأكسجين المطلوب عادة لترشيح الذهب؟
تعمل معظم أنظمة PSA التعدينية بنسبة نقاء أكسجين تتراوح بين 90% و95%، اعتمادًا على متطلبات العملية وتصميم المصنع.
هل يمكن لأكسجين PSA أن يحل محل الأكسجين السائل في المنجم؟
تستخدم العديد من عمليات التعدين أكسجين PSA كمصدر الأكسجين الأساسي عندما تتوافق القدرة الإنتاجية بشكل صحيح مع طلب العملية.
هل محطة الأكسجين في حاوية مناسبة للأماكن النائية؟
نعم. تعمل أنظمة الحاويات على تبسيط عملية النقل وتقليل متطلبات البناء في مواقع التعدين المعزولة.
كيف ينبغي أن يكون حجم سعة الأكسجين؟
يجب أن تعتمد السعة على ذروة الطلب على العمليات، وخطط التوسع المستقبلية، ومتطلبات نقاء الأكسجين، وهوامش احتياطي التشغيل بدلاً من متوسط الاستهلاك وحده.
خاتمة
يتطلب اختيار نظام الأكسجين PSA لموقع تعدين بعيد تقييمًا تفصيليًا لطلب الأكسجين في العملية، والظروف البيئية، وتوافر الطاقة، والقيود اللوجستية، وقدرة الصيانة، ومتطلبات التوسع المستقبلية. يمكن لمصنع الأكسجين NEWTEK PSA ذو الحجم المناسب أن يوفر توليدًا مستمرًا للأكسجين لعمليات CIL وCIP والأكسدة وعمليات التعدين الأخرى مع تقليل الاعتماد على توصيلات الأكسجين الخارجية. بالنسبة للمشاريع الواقعة في الصحاري أو الجبال أو الجزر أو غيرها من البيئات النائية، توفر حلول الغاز بالحاويات من NEWTEK طريقة نشر تجمع بين معدات توليد الأكسجين والبنية التحتية الوقائية ضمن حزمة واحدة قابلة للنقل، مما يؤدي إلى تبسيط عملية التثبيت والتشغيل على المدى الطويل-.
إرسال معلمات المشروع
إذا كنت تقوم بتقييم قدرة توليد الأكسجين لمشروع تعدين عن بعد، فقم بتوفير مقاييس التكوين التالية:
أنواع الأسماك / نوع الخام المستهدف
كثافة التخزين / إنتاجية الطحن
مقياس معالجة الكتلة الحيوية / الملاط اليومي
حجم المياه / الجداول الزمنية لحلقة الاحتفاظ
المواصفات المستهدفة لاستهلاك الأكسجين
بيانات مصدر الطاقة الكهربائية المتوفرة
الملامح البيئية لموقع التثبيت
البنية التحتية للتعدين الأكسجين
مولدات PSA المعيارية
منصات محطات غاز برجية مزدوجة-قابلة للتطوير.
حل الغاز بالحاويات
الكل-في-حاويات واحدة قابلة للنقل عبر الأنابيب-.
ترقيات الفلتر الدفاعي
يحمي المناخل الداخلية من تحميل الغبار الشديد.
